JP2022102776A - Spectrophotofluorometer, spectral fluorescence measurement method, and image imaging method - Google Patents

Spectrophotofluorometer, spectral fluorescence measurement method, and image imaging method Download PDF

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Abstract

To provide a spectrophotofluorometer that obtains both spectra and sample images in the fluorescence measurement of a liquid sample.SOLUTION: A spectrophotofluorometer includes: a light source 11; an excitation-side spectroscope 12 that separates light of the light source 11 to generate excitation light; a fluorescence-side spectroscope 15 that separates fluorescence emitted from a sample S irradiated with the excitation light into monochromatic light; a sample container installation unit 19 for holding a sample container that is made of a transparent material and accommodates a liquid sample; a detector 16 that detects fluorescence emitted from the liquid sample; and an imaging device 20 that takes a sample image of the sample emitting the fluorescence. The sample container installation unit 19 includes: a port P1 for passing the excitation light; a port 3 for passing the fluorescence emitted from the sample; and a port P4 for the imaging device to observe the sample.SELECTED DRAWING: Figure 6A

Description

本発明は、分光蛍光光度計、分光蛍光測定方法及び画像撮像方法に関する。 The present invention relates to a spectral fluorometer, a spectral fluorescence measuring method, and an image imaging method.

分光蛍光光度計は様々な試料に励起光を照射し、試料から発生する蛍光を測定することにより試料に含まれる物質を分析する装置である。すなわち、分光蛍光光度計では、試料に励起光を照射し、試料から放出された蛍光を分光し、励起スペクトル、蛍光スペクトル、時間変化、三次元蛍光スペクトルなどのスペクトルデータを取得する。励起光は光学系に応じた面積(一般的に1~2cm程度)に照射され、そのスポットで放出された蛍光を検出している。 A spectrofluorometer is a device that analyzes substances contained in a sample by irradiating various samples with excitation light and measuring the fluorescence generated from the sample. That is, the spectroscopic fluorometer irradiates the sample with excitation light, disperses the fluorescence emitted from the sample, and acquires spectral data such as an excitation spectrum, a fluorescence spectrum, a time change, and a three-dimensional fluorescence spectrum. The excitation light is irradiated to an area corresponding to the optical system (generally about 1 to 2 cm 2 ), and the fluorescence emitted at the spot is detected.

特許文献1は、積分球と撮像装置を分光蛍光光度計に搭載して、試料のスペクトルの測定と画像の撮像とを同時に行う分光蛍光光度計を開示している。 Patent Document 1 discloses a spectroscopic fluorometric meter in which an integrating sphere and an image pickup device are mounted on a spectroscopic fluorophotometer to measure a sample spectrum and capture an image at the same time.

特許文献2は、液滴試料の吸光度を測定する分光光度計として、撮像装置を用いて平面基板上に保持した試料の側方から試料を観察する方法を開示している。 Patent Document 2 discloses a method of observing a sample from the side of a sample held on a flat substrate by using an image pickup device as a spectrophotometer for measuring the absorbance of a droplet sample.

特開2019-020362号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-020662 特開2006-258538号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-258538

従来、一般的な分光蛍光光度計では、励起光を照射した際の蛍光スペクトルや、励起光の波長を変化させた際の蛍光強度の変化を励起スペクトルとして取得している。この際、試料を設置する試料室は暗室にする必要があるため、励起光が照射された際の試料の蛍光の発光色や発光強度などの状態について確認することは困難である。 Conventionally, in a general spectrofluorometer, the fluorescence spectrum when irradiated with excitation light and the change in fluorescence intensity when the wavelength of the excitation light is changed are acquired as the excitation spectrum. At this time, since the sample chamber in which the sample is placed needs to be a dark chamber, it is difficult to confirm the state such as the emission color and emission intensity of the fluorescence of the sample when irradiated with the excitation light.

特許文献1に開示の分光蛍光光度計は、スペクトル測定中の試料の画像を撮像し、面内の発光状態の分布を観察するため、任意の励起波長を照射した際の試料の画像を取得することが可能である。開示されている装置では、積分球と撮像装置とを搭載し、試料を積分球の開口部の近傍に設置する。一般に積分球の内面には、硫酸バリウムなどの反射率の高い白色材料が塗布されている。液体試料の場合、積分球の開口部近傍に試料を設置することは、試料によって積分球内面を汚染する恐れがあるため、液体試料への適用に適しているとは言えない。また、積分球を使用することにより、試料へ照射される励起光及び試料から放出される蛍光が、積分球の内面で反射または散乱を繰り返した後に試料に照射され、または検知器にて検知されるため、試料に照射される励起光及び検知器にて検知される蛍光の光量は、比較的小さくなってしまう。 The spectral fluorometer disclosed in Patent Document 1 captures an image of a sample during spectral measurement and acquires an image of the sample when irradiated with an arbitrary excitation wavelength in order to observe the distribution of light emission states in the plane. It is possible. In the disclosed device, an integrating sphere and an imaging device are mounted, and the sample is placed near the opening of the integrating sphere. Generally, a white material having high reflectance such as barium sulfate is coated on the inner surface of the integrating sphere. In the case of a liquid sample, placing the sample near the opening of the integrating sphere may contaminate the inner surface of the integrating sphere with the sample, so it cannot be said that it is suitable for application to a liquid sample. In addition, by using the integrating sphere, the excitation light emitted to the sample and the fluorescence emitted from the sample are repeatedly reflected or scattered on the inner surface of the integrating sphere and then irradiated to the sample or detected by the detector. Therefore, the amount of excitation light applied to the sample and the amount of fluorescence detected by the detector are relatively small.

特許文献2に開示の分光光度計は、試料保持板上に液滴状の試料を保持させ、試料の側方から撮像装置によって観察を行う。この構成を分光蛍光光度計に適用させようとすると、液滴試料の設置状態や液滴の大きさによって、試料から放出される蛍光の発光方向などが変化してしまい、正確な測定を行うことが出来ない可能性がある。 In the spectrophotometer disclosed in Patent Document 2, a droplet-shaped sample is held on a sample holding plate, and observation is performed from the side of the sample by an imaging device. If this configuration is to be applied to a spectrofluorometer, the emission direction of the fluorescence emitted from the sample will change depending on the installation state of the droplet sample and the size of the droplet, and accurate measurement will be performed. May not be possible.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、複雑な光学系を必要とせず、液体試料の測定においても、容易にスペクトルの測定と画像の撮像を同時に行うことが出来る分光蛍光光度計の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, does not require a complicated optical system, and can easily measure a spectrum and capture an image at the same time even in the measurement of a liquid sample. The purpose is to provide a photometric meter.

本発明の分光蛍光光度計は、光源と、前記光源の光から分光して励起光を生成する励起側分光器と、前記励起光が照射された試料から放出された蛍光を単色光に分光する蛍光側分光器と、液体試料を収容する透明材料からなる試料容器を保持するための試料容器設置部と、前記液体試料から放出された蛍光を検知する検知器と、蛍光を放出する前記液体試料の試料画像を撮像する撮像装置と、を備える。 The spectrofluorescence photometer of the present invention separates a light source, an excitation-side spectroscope that disperses from the light of the light source to generate excitation light, and fluorescence emitted from a sample irradiated with the excitation light into monochromatic light. A spectroscope on the fluorescent side, a sample container installation unit for holding a sample container made of a transparent material for accommodating a liquid sample, a detector for detecting fluorescence emitted from the liquid sample, and the liquid sample emitting fluorescence. It is provided with an image pickup apparatus for capturing a sample image of the above.

前記試料容器設置部は、励起光入射方向および蛍光取り出し方向にポートを有し、さらに他の方向に前記撮像装置が前記試料画像を撮像するためのポートと、を備える。 The sample container installation portion has ports in the excitation light incident direction and the fluorescence extraction direction, and further includes a port for the image pickup device to capture the sample image in other directions.

本発明において例えば、前記撮像装置が、前記試料容器設置部の底面方向の位置に設けられ、前記撮像装置は、試料から放出された蛍光を前記試料容器設置部の底面方向から直接捉えて前記試料画像を撮像する。 In the present invention, for example, the image pickup device is provided at a position in the bottom surface direction of the sample container installation portion, and the image pickup device directly captures the fluorescence emitted from the sample from the bottom surface direction of the sample container installation portion and the sample. Take an image.

本発明の分光蛍光光度計を用いた分光蛍光測定方法は、光源と、前記光源の光から分光して励起光を生成する励起側分光器と、前記励起光が照射された試料から放出された蛍光を単色光に分光する蛍光側分光器と、液体試料を収容する透明材料からなる試料容器を保持するための試料容器設置部と、前記液体試料から放出された蛍光を検知する検知器と、 蛍光を放出する前記液体試料の試料画像を撮像する撮像装置と、を備える分光蛍光光度計を用いた分光蛍光測定方法であって、前記試料容器設置部における励起光入射方向に設けられたポートから励起光が入射し、前記検知器が、前記試料容器設置部における蛍光出射方向に設けられたポートから蛍光を検知し、前記撮像装置が、前記試料容器設置部におけるさらに他の方向に設けられたポートを介して前記試料画像を撮像する。 The method for measuring spectrofluorescence using the spectrofluorescence photometer of the present invention is emitted from a light source, an excitation side spectroscope that generates excitation light by splitting from the light of the light source, and a sample irradiated with the excitation light. A fluorescence-side spectroscope that disperses fluorescence into monochromatic light, a sample container installation unit for holding a sample container made of a transparent material that houses a liquid sample, and a detector that detects the fluorescence emitted from the liquid sample. A spectrofluorescence measurement method using a spectrofluorescence photometer equipped with an image pickup device that captures a sample image of the liquid sample that emits fluorescence, from a port provided in the direction of incidence of excitation light in the sample container installation portion. The excitation light is incident, the detector detects fluorescence from a port provided in the fluorescence emission direction in the sample container installation portion, and the image pickup device is provided in the other direction in the sample container installation portion. The sample image is imaged through the port.

本発明の分光蛍光光度計を用いた画像撮像方法は、試料に励起光を照射し、前記試料から蛍光とりん光が放出された後、励起光を遮断し、励起光を遮断後に前記試料から放出されるりん光のみを検出し、りん光の検出タイミングに同期して試料画像を撮像する。 In the image imaging method using the spectral fluorometer of the present invention, the sample is irradiated with excitation light, fluorescence and phosphorescence are emitted from the sample, the excitation light is blocked, the excitation light is blocked, and then the sample is used. Only the emitted phosphorescence is detected, and a sample image is taken in synchronization with the phosphorescence detection timing.

本発明によれば、簡単な構成によって液体試料の試料画像とスペクトルを同時に取得することが可能である。 According to the present invention, it is possible to simultaneously acquire a sample image and a spectrum of a liquid sample with a simple configuration.

図1は、本発明に係る分光蛍光光度計の一実施形態を示すブロック図であるFIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a spectral fluorometer according to the present invention. 図2は、分光蛍光光度計において、励起波長に対する蛍光の強度を示す励起スペクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an excitation spectrum showing the intensity of fluorescence with respect to the excitation wavelength in a spectroscopic fluorometer. 図3は、分光蛍光光度計の測定において、蛍光波長の強度を示す蛍光スペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a fluorescence spectrum showing the intensity of the fluorescence wavelength in the measurement of the spectroscopic fluorometer. 図4は、分光蛍光光度計において、特定波長の励起光に対応した特定波長の蛍光の強度の時間変化スペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a time-varying spectrum of fluorescence intensity of a specific wavelength corresponding to excitation light of a specific wavelength in a spectrofluorometer. 図5Aは、三次元スペクトルを示す図であり、励起波長、蛍光波長、蛍光強度の三次元蛍光スペクトルを示す。FIG. 5A is a diagram showing a three-dimensional spectrum, and shows a three-dimensional fluorescence spectrum of an excitation wavelength, a fluorescence wavelength, and a fluorescence intensity. 図5Bは、三次元スペクトルを示す図であり、時間、蛍光波長、蛍光強度の三次元時間変化スペクトルを示す図である。FIG. 5B is a diagram showing a three-dimensional spectrum, and is a diagram showing a three-dimensional time change spectrum of time, fluorescence wavelength, and fluorescence intensity. 図6Aは、試料容器設置部の構成を示す概略図であって斜視図を示す。FIG. 6A is a schematic view showing the configuration of the sample container installation portion and shows a perspective view. 図6Bは、試料容器設置部の構成を示す概略図であって上面図を示す。FIG. 6B is a schematic view showing the configuration of the sample container installation portion and shows a top view. 図6Cは、試料容器設置部の構成を示す概略図であって側面図を示す。FIG. 6C is a schematic view showing the configuration of the sample container installation portion and shows a side view. 図6Dは、試料容器設置部の構成を示す概略図であって励起光照射時の上面図を示す。FIG. 6D is a schematic view showing the configuration of the sample container installation portion, and shows a top view at the time of irradiation with excitation light. 図6Eは、試料容器設置部の構成を示す概略図であって他の構成の斜視図を示す。FIG. 6E is a schematic view showing the configuration of the sample container installation portion, and shows a perspective view of another configuration. 図6Fは、試料の画像を撮像するためのポートを試料容器設置部の側方部に設けた場合の例を示す。FIG. 6F shows an example in which a port for capturing an image of a sample is provided on the side of the sample container installation portion. 図7Aは、試料容器設置部とカメラモジュールの構成を示す図であり、カメラモジュールが試料容器設置部を直接観察する構成を示す。FIG. 7A is a diagram showing the configuration of the sample container installation portion and the camera module, and shows the configuration in which the camera module directly observes the sample container installation portion. 図7Bは、試料容器設置部とカメラモジュールの構成を示す図であり、カメラモジュールが試料容器設置部をミラーを介して間接的に観察する構成を示す。FIG. 7B is a diagram showing the configuration of the sample container installation portion and the camera module, and shows a configuration in which the camera module indirectly observes the sample container installation portion through a mirror. 図8Aは、試料の画像およびスペクトルの例を示す図であって、白色光照射時の画像を示す。FIG. 8A is a diagram showing an example of an image and a spectrum of a sample, and shows an image when irradiated with white light. 図8Bは、試料の画像およびスペクトルの例を示す図であって、任意の波長の単色光の照射時の画像を示す。FIG. 8B is a diagram showing an example of an image and a spectrum of a sample, and shows an image when irradiated with monochromatic light of an arbitrary wavelength. 図8Cは、試料の画像およびスペクトルの例を示す図であって、当該単色光照射時の蛍光スペクトルを示す。FIG. 8C is a diagram showing an example of an image and a spectrum of a sample, and shows a fluorescence spectrum at the time of irradiation with the monochromatic light. 図9Aは、励起光を照射した際の試料容器設置部の構成と、その時撮像される画像の例を示す図であり、試料容器設置部の上面図を示す。FIG. 9A is a diagram showing an example of the configuration of the sample container installation portion when irradiated with the excitation light and the image captured at that time, and shows a top view of the sample container installation portion. 図9Bは、励起光を照射した際の試料容器設置部の構成と、その時撮像される画像の例を示す図であり、試料容器設置部の底面方向から撮像した画像を示す。FIG. 9B is a diagram showing an example of the configuration of the sample container installation portion when irradiated with the excitation light and the image captured at that time, and shows an image captured from the bottom surface of the sample container installation portion. 図9Cは、励起光を照射した際の試料容器設置部の構成と、その時撮像される画像の例を示す図であり、試料容器設置部の蛍光取り込み方向からの側面図を示す。FIG. 9C is a diagram showing an example of the configuration of the sample container installation portion when irradiated with the excitation light and the image captured at that time, and shows a side view of the sample container installation portion from the fluorescence uptake direction. 図9Dは、励起光を照射した際の試料容器設置部の構成と、その時撮像される画像の例を示す図であり、試料容器設置部の側面方向から撮像した画像を示す。FIG. 9D is a diagram showing an example of the configuration of the sample container installation portion when irradiated with the excitation light and the image captured at that time, and shows an image captured from the side surface direction of the sample container installation portion. 図10は、試料容器設置部に設置する白板を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a white plate installed in the sample container installation portion. 図11は、りん光測定時におけるタイミングチャートを示す図であり、(a)は励起光のタイミングチャート、(b)は蛍光とりん光のタイミングチャート、(c)は検知器による検出のタイミングチャート、(d)はカメラモジュールによる露光のタイミングチャートをそれぞれ示す図である。11A and 11B are diagrams showing a timing chart at the time of phosphorescence measurement, FIG. 11A is a timing chart of excitation light, FIG. 11B is a timing chart of fluorescence and phosphorescence, and FIG. 11C is a timing chart of detection by a detector. , (D) are diagrams showing timing charts of exposure by the camera module, respectively.

以下、本発明に係る分光蛍光光度計の好適な実施形態を図1~図11に基づいて記述する。 Hereinafter, suitable embodiments of the spectral fluorometer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11.

図1は、本発明に係る分光蛍光光度計の一実施形態を示す構成ブロック図である。図1を用いて本実施形態の分光蛍光光度計の構成を記述する。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a spectral fluorometer according to the present invention. The configuration of the spectroscopic fluorometer of the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態の分光蛍光光度計1は、試料に励起光を照射して、試料から放出された蛍光を測定する装置であり、光度計部10と、光度計部10内に配置され、光度計部10をコントロールし試料を分析するデータ処理部30と、入出力を行う操作部40とを備える。 The spectral fluorescence photometer 1 of the present embodiment is a device that irradiates a sample with excitation light and measures the fluorescence emitted from the sample, and is arranged in a photometer unit 10 and a photometer unit 10 and is a photometer. A data processing unit 30 that controls the unit 10 to analyze a sample and an operation unit 40 that performs input / output are provided.

光度計部10は、連続光を放出する光源11と、光源11の光から分光して励起光を生成する励起側分光器12と、励起側分光器12からの光を分光するビームスプリッタ13と、ビームスプリッタ13で分光された一部の光の強度を測定するモニタ検出器14と、試料から放出された蛍光を単色光に分光する蛍光側分光器15と、液体試料から放出された蛍光を単色の蛍光の電気信号として検知する検知器(蛍光検知器)16と、励起側分光器12の回折格子を駆動する励起側パルスモーター17と、蛍光側分光器15の回折格子を駆動する蛍光側パルスモーター18と、測定対象の試料(液体試料)Sを収容して保持する試料容器設置部19と、を備える。 The photometric unit 10 includes a light source 11 that emits continuous light, an excitation side spectroscope 12 that disperses from the light of the light source 11 to generate excitation light, and a beam splitter 13 that disperses light from the excitation side spectroscope 12. , A monitor detector 14 that measures the intensity of a part of the light separated by the beam splitter 13, a fluorescence side spectroscope 15 that separates the fluorescence emitted from the sample into monochromatic light, and the fluorescence emitted from the liquid sample. A detector (fluorescence detector) 16 that detects as an electric signal of monochromatic fluorescence, an excitation side pulse motor 17 that drives the diffraction grid of the excitation side spectroscope 12, and a fluorescence side that drives the diffraction grid of the fluorescence side spectroscope 15. A pulse motor 18 and a sample container installation unit 19 for accommodating and holding a sample (liquid sample) S to be measured are provided.

データ処理部30はコンピュータ31と、コンピュータ内に配置される制御部32と、試料からの蛍光をデジタル変換するアナログデジタル変換器33と、を備える。また、操作部40は、コンピュータ31の処理に必要な入力信号を入力する操作パネル41と、コンピュータ31により処理された各種分析結果を表示する表示部42と、操作パネル41及び表示部42とコンピュータ31とを連結するインターフェース43と、を備える。 The data processing unit 30 includes a computer 31, a control unit 32 arranged in the computer, and an analog-to-digital converter 33 that digitally converts fluorescence from a sample. Further, the operation unit 40 includes an operation panel 41 for inputting an input signal necessary for processing by the computer 31, a display unit 42 for displaying various analysis results processed by the computer 31, an operation panel 41, a display unit 42, and a computer. An interface 43 for connecting to 31 is provided.

操作者が操作パネル41により入力した測定条件に応じて、コンピュータ31が励起側パルスモーター17に信号を出力し、励起側パルスモーター17が駆動して励起側分光器12が目的の波長位置に設定される。また、同じく測定条件に応じて、コンピュータ31が蛍光側パルスモーター18に信号を出力し、蛍光側パルスモーター18が駆動して蛍光側分光器15が目的の波長位置に設定される。励起側分光器12、蛍光側分光器15は、所定のスリット幅を持つ回折格子やプリズムなどの光学素子を有しており、励起側パルスモーター17、蛍光側パルスモーター18を動力とし、ギヤやカム等の駆動系部品を介して光学素子を回転運動させることでスペクトル走査が可能となる。 The computer 31 outputs a signal to the excitation side pulse motor 17 according to the measurement conditions input by the operator on the operation panel 41, the excitation side pulse motor 17 is driven, and the excitation side spectroscope 12 is set to the target wavelength position. Will be done. Similarly, according to the measurement conditions, the computer 31 outputs a signal to the fluorescence side pulse motor 18, the fluorescence side pulse motor 18 is driven, and the fluorescence side spectroscope 15 is set to a target wavelength position. The excitation-side spectroscope 12 and the fluorescence-side spectroscope 15 have optical elements such as a diffraction grating and a prism having a predetermined slit width, and are powered by the excitation-side pulse motor 17 and the fluorescence-side pulse motor 18, such as gears. Spectral scanning is possible by rotating the optical element via a drive system component such as a cam.

液体状の試料Sを例えば10mmの角形セルに分注して試料容器設置部19に設置する。その際、励起光を照射し、励起光に対して90度方向の側方に生じる蛍光を測定する。 The liquid sample S is dispensed into, for example, a 10 mm square cell and installed in the sample container installation unit 19. At that time, the excitation light is irradiated, and the fluorescence generated laterally in the 90-degree direction with respect to the excitation light is measured.

さらに、本実施形態においては、試料容器設置部19の近傍(例えば、試料容器設置部19の下部)にカメラモジュール(撮像装置)20が設けられている。カメラモジュール20は、試料からの蛍光の電気信号を検知して、スペクトルの強度を取得する検知器16とは異なり、蛍光を放出する試料Sからの蛍光による試料画像(試料から放出された蛍光の画像)を撮像し、取得する装置である。カメラモジュール20は試料画像を撮像可能な一般的な装置を用いることができる。 Further, in the present embodiment, the camera module (imaging device) 20 is provided in the vicinity of the sample container installation unit 19 (for example, the lower part of the sample container installation unit 19). The camera module 20 is different from the detector 16 which detects the electric signal of fluorescence from the sample and acquires the intensity of the spectrum, and the sample image (of the fluorescence emitted from the sample) due to the fluorescence from the sample S which emits fluorescence. It is a device that captures and acquires an image). As the camera module 20, a general device capable of capturing a sample image can be used.

一般に、検知器16から得られる試料Sからの蛍光の電気信号は、蛍光の強度を示す種々のスペクトルの形式で、表示部42が表示する。図2~図5は、本実施形態の分光蛍光光度計1のみならず、一般的な分光蛍光光度計によっても得られる、二つの軸を含む二次元スペクトル、または三つの軸を含む三次元スペクトルの例を示している。図2はスペクトルの一例である励起スペクトル、図3はスペクトルの一例である蛍光スペクトル、図4はスペクトルの一例である時間変化スペクトル、図5A、図5Bはスペクトルの一例である三次元スペクトルをそれぞれ示す。 Generally, the electrical signal of fluorescence from the sample S obtained from the detector 16 is displayed by the display unit 42 in the form of various spectra indicating the intensity of the fluorescence. 2 to 5 show a two-axis spectrum or a three-axis spectrum obtained not only by the spectrofluorometer 1 of the present embodiment but also by a general spectrofluorometer. An example of is shown. FIG. 2 shows an excitation spectrum which is an example of a spectrum, FIG. 3 shows a fluorescence spectrum which is an example of a spectrum, FIG. 4 shows a time change spectrum which is an example of a spectrum, and FIGS. 5A and 5B show a three-dimensional spectrum which is an example of a spectrum. show.

図2に示す励起スペクトルは、試料に対し、励起光の励起波長を変化させた際の蛍光強度を測定することにより得られるスペクトルである。励起側分光器12が励起波長を測定開始波長から測定終了波長まで変化させ、各波長の励起光を試料に照射する。その時の固定波長に設定されている蛍光側分光器15を経て特定波長の蛍光を検知器16が検出し、アナログデジタル変換器33を介してコンピュータ31に信号強度として取り込まれる。コンピュータ31(制御部32)が、この信号強度を解析処理し、表示部42が表示可能なスペクトルを生成する。 The excitation spectrum shown in FIG. 2 is a spectrum obtained by measuring the fluorescence intensity of a sample when the excitation wavelength of the excitation light is changed. The excitation side spectroscope 12 changes the excitation wavelength from the measurement start wavelength to the measurement end wavelength, and irradiates the sample with excitation light of each wavelength. The detector 16 detects the fluorescence of a specific wavelength through the fluorescence side spectroscope 15 set to the fixed wavelength at that time, and is taken into the computer 31 as the signal intensity via the analog-digital converter 33. The computer 31 (control unit 32) analyzes and processes this signal strength to generate a spectrum that can be displayed by the display unit 42.

表示部42は、測定結果として、励起波長と蛍光波長の図2に示されるような2次元の励起スペクトルを表示する。図2のスペクトル(グラフ)は、特定の蛍光波長(例えば550nm)において励起波長を変化させた際の蛍光強度(任意単位)を示している。 The display unit 42 displays a two-dimensional excitation spectrum of the excitation wavelength and the fluorescence wavelength as shown in FIG. 2 as the measurement result. The spectrum (graph) of FIG. 2 shows the fluorescence intensity (arbitrary unit) when the excitation wavelength is changed at a specific fluorescence wavelength (for example, 550 nm).

図3に示す蛍光スペクトルは、試料に対し、固定波長の励起光を照射し、蛍光波長を変化させた際の波長毎の蛍光強度を測定することにより得られるスペクトルである。固定波長に設定された励起側分光器12からの励起光を試料に照射する。蛍光側分光器15は、その時の測定対象の蛍光を測定開始波長から測定終了波長まで変化させ、波長毎の蛍光の変化を検知器16が検出し、アナログデジタル変換器33を介してコンピュータ31に信号強度として取り込まれる。コンピュータ31(制御部32)が、この信号強度を解析処理し、表示部42が表示可能なスペクトルを生成する。 The fluorescence spectrum shown in FIG. 3 is a spectrum obtained by irradiating a sample with excitation light having a fixed wavelength and measuring the fluorescence intensity for each wavelength when the fluorescence wavelength is changed. The sample is irradiated with the excitation light from the excitation side spectroscope 12 set to a fixed wavelength. The fluorescence side spectroscope 15 changes the fluorescence of the measurement target at that time from the measurement start wavelength to the measurement end wavelength, the detector 16 detects the change in fluorescence for each wavelength, and the computer 31 via the analog-digital converter 33. It is captured as signal strength. The computer 31 (control unit 32) analyzes and processes this signal strength to generate a spectrum that can be displayed by the display unit 42.

表示部42には、測定結果として、蛍光波長と蛍光強度の図3に示されるような2次元の蛍光スペクトルを表示する。図3のスペクトルは、励起光が特定波長(例えば、450nm)であり、蛍光波長を変化させた際の蛍光強度を示している。 As a measurement result, the display unit 42 displays a two-dimensional fluorescence spectrum as shown in FIG. 3 of the fluorescence wavelength and the fluorescence intensity. The spectrum of FIG. 3 shows the fluorescence intensity when the excitation light has a specific wavelength (for example, 450 nm) and the fluorescence wavelength is changed.

図4に示す時間変化スペクトルは、試料に対し、固定波長の励起光を照射し、固定波長の蛍光強度を単位時間毎に測定することにより得られるスペクトルである。固定波長に設定された励起側分光器12からの励起光を試料に照射し、その時に生じる蛍光をその時の固定波長に設定されている蛍光側分光器15を経て、時間毎の蛍光の強度変化を検知器16が検出する。これがアナログデジタル変換器33を介してコンピュータ31に信号強度として取り込まれる。 The time-varying spectrum shown in FIG. 4 is a spectrum obtained by irradiating a sample with excitation light having a fixed wavelength and measuring the fluorescence intensity of the fixed wavelength every unit time. The sample is irradiated with the excitation light from the excitation side spectroscope 12 set to a fixed wavelength, and the fluorescence generated at that time passes through the fluorescence side spectroscope 15 set to the fixed wavelength at that time, and the fluorescence intensity changes with time. Is detected by the detector 16. This is taken into the computer 31 as a signal strength via the analog-to-digital converter 33.

表示部42は、測定結果として、測定時間と蛍光強度の図4に示されるような2次元の時間変化スペクトルを表示する。図4のスペクトルは、特定波長の励起光に対応した特定波長の蛍光(例えば550nm)の強度を検知した結果を示している。時間が経過することにより、試料中の蛍光物質の変化、分解などが生ずるため、強度は下がることが多い。 As a measurement result, the display unit 42 displays a two-dimensional time change spectrum of the measurement time and the fluorescence intensity as shown in FIG. The spectrum of FIG. 4 shows the result of detecting the intensity of fluorescence (for example, 550 nm) of a specific wavelength corresponding to the excitation light of a specific wavelength. With the passage of time, the fluorescent substance in the sample changes, decomposes, and the like, so that the intensity often decreases.

図5Aは、表示部42が表示する三次元スペクトルであり、特に三次元蛍光スペクトルを示す。試料に対し、励起波長を固定した際の蛍光スペクトルを測定し、蛍光スペクトル走査が終了したら、蛍光波長を測定開始波長に戻し、励起波長を所定の波長間隔だけ駆動、次の励起波長における蛍光スペクトルを測定する。得られた蛍光スペクトルを励起波長、蛍光波長、蛍光強度の三次元で記憶し、励起波長が最終の波長に達するまで繰り返すことにより、三次元蛍光スペクトルを取得することができる。本スペクトルは、図2の励起スペクトルと図3の蛍光スペクトルの組み合わせということができる。 FIG. 5A is a three-dimensional spectrum displayed by the display unit 42, and particularly shows a three-dimensional fluorescence spectrum. The fluorescence spectrum when the excitation wavelength is fixed is measured for the sample, and when the fluorescence spectrum scanning is completed, the fluorescence wavelength is returned to the measurement start wavelength, the excitation wavelength is driven by a predetermined wavelength interval, and the fluorescence spectrum at the next excitation wavelength is obtained. To measure. The three-dimensional fluorescence spectrum can be obtained by storing the obtained fluorescence spectrum in three dimensions of the excitation wavelength, the fluorescence wavelength, and the fluorescence intensity and repeating the process until the excitation wavelength reaches the final wavelength. This spectrum can be said to be a combination of the excitation spectrum of FIG. 2 and the fluorescence spectrum of FIG.

得られた三次元蛍光スペクトルは、同一の蛍光強度をそれぞれ線で結び、等高線図や鳥瞰図等の模擬三次元形式にて描写される。等高線で山となる励起波長および蛍光波長が、試料に適した励起波長、特徴的な蛍光波長となり、操作者は、試料の測定範囲内の励起波長と蛍光波長の蛍光特性を、容易に把握することが可能となる。このような三次元蛍光スペクトルは、試料中の蛍光物質の成分数や成分の同定等、多くの情報を得ることができる点で有用である。 The obtained three-dimensional fluorescence spectrum is drawn in a simulated three-dimensional format such as a contour map or a bird's-eye view by connecting the same fluorescence intensities with lines. The excitation wavelength and the fluorescence wavelength, which are peaks at the contour lines, become the excitation wavelength and the characteristic fluorescence wavelength suitable for the sample, and the operator can easily grasp the fluorescence characteristics of the excitation wavelength and the fluorescence wavelength within the measurement range of the sample. Is possible. Such a three-dimensional fluorescence spectrum is useful in that a large amount of information such as the number of components of the fluorescent substance in the sample and the identification of the components can be obtained.

図5Bは、表示部42が表示する他の三次元スペクトルであり、特に三次元時間変化スペクトルを示す。試料に対し、励起波長を固定した際の蛍光スペクトルを測定し、蛍光スペクトル走査が終了したら、蛍光波長を測定開始波長に戻し、一定時間後、同じ励起波長における蛍光スペクトルを測定する。得られた蛍光スペクトルを測定時間、蛍光波長、蛍光強度の三次元で記憶し、設定された測定時間に達するまで繰り返すことにより、三次元時間変化スペクトルを取得することができる。本スペクトルは、図3の蛍光スペクトルと図4の時間変化スペクトルの組み合わせということができる。得られた三次元時間変化スペクトルは、同一の蛍光強度をそれぞれ線で結び、等高線図や鳥瞰図等の模擬三次元形式にて描写される。このような三次元時間変化スペクトルは、蛍光スペクトルの時間変化を得るのに有用である。 FIG. 5B is another three-dimensional spectrum displayed by the display unit 42, and particularly shows a three-dimensional time change spectrum. The fluorescence spectrum when the excitation wavelength is fixed is measured for the sample, and when the fluorescence spectrum scanning is completed, the fluorescence wavelength is returned to the measurement start wavelength, and after a certain period of time, the fluorescence spectrum at the same excitation wavelength is measured. A three-dimensional time change spectrum can be obtained by storing the obtained fluorescence spectrum in three dimensions of measurement time, fluorescence wavelength, and fluorescence intensity and repeating the process until the set measurement time is reached. This spectrum can be said to be a combination of the fluorescence spectrum of FIG. 3 and the time-varying spectrum of FIG. The obtained three-dimensional time change spectrum is drawn in a simulated three-dimensional format such as a contour map or a bird's-eye view by connecting the same fluorescence intensities with lines. Such a three-dimensional time-varying spectrum is useful for obtaining the time-varying of the fluorescence spectrum.

本実施形態において、ビームスプリッタ13で分光された励起光は測定対象試料Sに照射される。このとき、一部の励起光は試料Sを透過し、直進する。カメラモジュール20は、試料Sから放出される蛍光の観察を行うため、測定試料Sに照射される励起光照射方向と同一方向の設置を避けることが望ましく、例えば試料容器を側方方向または底面方向から観察するような位置に配置される。 In the present embodiment, the excitation light spectroscopically split by the beam splitter 13 is applied to the measurement target sample S. At this time, a part of the excitation light passes through the sample S and travels straight. Since the camera module 20 observes the fluorescence emitted from the sample S, it is desirable to avoid installing the camera module 20 in the same direction as the excitation light irradiation direction applied to the measurement sample S. For example, the sample container is placed laterally or in the bottom direction. It is placed in a position that can be observed from.

放出された蛍光を蛍光側分光器15が取り込み、単色光に分光し、検知器16がこの単色光を検出し、アナログデジタル変換器33を経てコンピュータ31に信号強度として取り込まれ、表示部42にて各種分析結果が表示される。一方、他方向へ放出された蛍光をカメラモジュール20が撮像し、試料画像を取得し、表示部42にて表示される。 The emitted fluorescence is captured by the fluorescence side spectroscope 15 and dispersed into monochromatic light, and the detector 16 detects this monochromatic light, is captured by the computer 31 via the analog-digital converter 33, and is captured by the display unit 42. Various analysis results are displayed. On the other hand, the camera module 20 takes an image of the fluorescence emitted in the other direction, acquires a sample image, and displays it on the display unit 42.

図6A~図6Eは、液体試料を収容する角形セルのごとき試料容器5を保持する試料容器設置部19の構成の一例を示す図であり、図6Aは試料容器設置部19の斜視図、図6Bは試料容器設置部19の上面図、図6Cは試料容器設置部19の蛍光取り込み方向(ポートP3側から見た方向)からの側面図を示す。本例の試料容器設置部19は、角形セルのごとき透明材料からなる試料容器5を底面及び側面の五つの面で保持し、かつ試料容器設置部19の外面と内面を貫通する四つのポート(穴)P1~P4が設けられている。試料容器設置部19の各面において、ポートP1~P4以外の部分は、光を遮光する材質で構成されている。 6A to 6E are views showing an example of the configuration of a sample container installation unit 19 that holds a sample container 5 such as a square cell for accommodating a liquid sample, and FIGS. 6A is a perspective view and a view of the sample container installation unit 19. 6B is a top view of the sample container installation unit 19, and FIG. 6C is a side view of the sample container installation unit 19 from the fluorescence uptake direction (direction seen from the port P3 side). The sample container installation unit 19 of this example holds the sample container 5 made of a transparent material such as a square cell on five surfaces of the bottom surface and the side surface, and has four ports (4 ports) penetrating the outer and inner surfaces of the sample container installation unit 19. Holes) P1 to P4 are provided. On each surface of the sample container installation portion 19, the portions other than the ports P1 to P4 are made of a material that blocks light.

ポートP1とポートP2は互いに対向する面に設けられている。また、ポートP3はポートP1及びポートP2に対し、その側方に所定の角度(本実施形態では90度)をもって設けられている。ポートP4は試料容器設置部19の底面部にそれぞれ設けられている。ビームスプリッタ13に対向する位置のポートP1は、励起光側分光器12で生成され、ビームスプリッタ13で分光された励起光が透過可能となっており、その形状に応じて試料に対する励起光の照射範囲を制御する。ポートP2は、ポートP1と対向する位置に設けられ、試料を透過した励起光が直線方向に透過可能となっている。蛍光側分光器15に対向する位置のポートP3および、試料設置部19の底面に設けられたポートP4は、試料から放出された蛍光が透過可能である。 Port P1 and port P2 are provided on surfaces facing each other. Further, the port P3 is provided at a predetermined angle (90 degrees in this embodiment) with respect to the port P1 and the port P2 on the side thereof. Ports P4 are provided on the bottom surface of the sample container installation portion 19, respectively. The port P1 at a position facing the beam splitter 13 is generated by the excitation light side spectroscope 12, and the excitation light spectrally split by the beam splitter 13 can be transmitted, and the sample is irradiated with the excitation light according to its shape. Control the range. The port P2 is provided at a position facing the port P1 so that the excitation light transmitted through the sample can be transmitted in the linear direction. The port P3 at a position facing the fluorescence side spectroscope 15 and the port P4 provided on the bottom surface of the sample mounting portion 19 can transmit the fluorescence emitted from the sample.

本構成において、ポートP1の方向から励起光を入射させた際、ポートP1の形状と位置に応じた照射範囲の励起光が試料容器設置19内の試料に照射される。図6Dは、本構成における試料容器設置部19に対して励起光を照射した際の光束の横の長さ(幅)について示す試料容器設置部19の上面図である。例えば、試料容器設置部19へ幅W1の長さに相当する光束の励起光L1を照射した時、励起光L1より狭い幅W2のポートP1を設けると、試料容器設置部19内の試料へ照射される励起光L2の幅は、ポートP1の幅W2となる。このとき、一部の励起光は試料中を直進し、ポートP2の方向へ通過する。試料中を直進した励起光が、試料容器設置部19の内壁で反射し、蛍光測定に影響を及ぼす可能性があることから、ポートP2の大きさ(幅)は、ポートP1と同一、またはポートP1よりも大きくすることが好ましい。ポートP1によって指定された励起光照射範囲の試料から放出された蛍光は、ポートP3を通過して蛍光側分光器15に導かれ、スペクトルが測定される。 In this configuration, when the excitation light is incident from the direction of the port P1, the excitation light in the irradiation range corresponding to the shape and position of the port P1 is irradiated to the sample in the sample container installation 19. FIG. 6D is a top view of the sample container installation unit 19 showing the lateral length (width) of the luminous flux when the sample container installation unit 19 in the present configuration is irradiated with the excitation light. For example, when the sample container installation portion 19 is irradiated with the excitation light L1 having a luminous flux corresponding to the length of the width W1, if the port P1 having a width W2 narrower than the excitation light L1 is provided, the sample in the sample container installation portion 19 is irradiated. The width of the excitation light L2 to be generated is the width W2 of the port P1. At this time, some of the excitation light travels straight through the sample and passes in the direction of port P2. Since the excitation light traveling straight through the sample is reflected by the inner wall of the sample container installation portion 19 and may affect the fluorescence measurement, the size (width) of the port P2 is the same as that of the port P1 or the port. It is preferably larger than P1. The fluorescence emitted from the sample in the excitation light irradiation range specified by the port P1 passes through the port P3 and is guided to the fluorescence side spectroscope 15, and the spectrum is measured.

図6Eは、本構成における試料容器設置部19に対して、励起光を照射した際の光束の縦の長さ(高さ)について示す試料容器設置部19の蛍光取り込み方向からの側面図である。本構成において、試料容器設置部19へ縦の長さH1に相当する光束の励起光L3を照射した時、励起光L3より短い縦の長さH2のポートP1を設けると、試料容器設置部19内の試料へ照射される励起光L4の縦の長さは、ポートP1の縦の長さH2となる。このとき、一部の励起光は試料中を直進し、ポートP2の方向へ通過する。試料中を直進した励起光が、試料容器設置部19の内壁で反射し、蛍光測定に影響を及ぼす可能性があることから、ポートP2の大きさ(縦の長さ)は、ポートP1と同一、またはポートP1よりも大きくすることが好ましい。試料から放出された蛍光は、ポートP3を通過して蛍光側分光器15に導かれ、スペクトルが測定される。このとき、試料から放出される蛍光は、試料に対して励起光が照射された範囲から放出される。蛍光側分光器15に導かれる蛍光の光量を大きくするために、ポートP3の位置および大きさは、ポートP1の位置によって指定される励起光照射範囲に相当するものとすることが望ましい。すなわち、ポートP3の位置および大きさは、励起光L4と合致することが好ましい。 FIG. 6E is a side view from the fluorescence uptake direction of the sample container installation unit 19 showing the vertical length (height) of the luminous flux when the sample container installation unit 19 in the present configuration is irradiated with the excitation light. .. In this configuration, when the sample container installation portion 19 is irradiated with the excitation light L3 having a luminous flux corresponding to the vertical length H1, if the port P1 having a vertical length H2 shorter than the excitation light L3 is provided, the sample container installation portion 19 is provided. The vertical length of the excitation light L4 irradiated to the sample inside is the vertical length H2 of the port P1. At this time, some of the excitation light travels straight through the sample and passes in the direction of port P2. The size (vertical length) of the port P2 is the same as that of the port P1 because the excitation light traveling straight through the sample is reflected by the inner wall of the sample container installation portion 19 and may affect the fluorescence measurement. , Or is preferably larger than port P1. The fluorescence emitted from the sample passes through the port P3 and is guided to the fluorescence side spectroscope 15, and the spectrum is measured. At this time, the fluorescence emitted from the sample is emitted from the range in which the excitation light is applied to the sample. In order to increase the amount of fluorescence light guided to the fluorescence side spectroscope 15, it is desirable that the position and size of the port P3 correspond to the excitation light irradiation range specified by the position of the port P1. That is, it is preferable that the position and size of the port P3 match the excitation light L4.

分光蛍光光度計で用いられる角形セルのごとき試料容器5は、底面部が透明であるため、試料から放出された蛍光は、ポートP4を通過し、カメラモジュール20へ導かれ、試料の画像が撮像される。底面が平坦かつ透明な試料容器5を試料容器設置部19に設置すると、カメラモジュール20は平坦面を観察することになり、鮮明な画像を得ることができる。 Since the bottom surface of the sample container 5 such as a square cell used in the spectrofluorescence meter is transparent, the fluorescence emitted from the sample passes through the port P4 and is guided to the camera module 20, and the image of the sample is captured. Will be done. When the sample container 5 having a flat bottom and a transparent surface is installed in the sample container installation portion 19, the camera module 20 observes the flat surface, and a clear image can be obtained.

すなわち、試料容器設置部19は、励起光入射方向にポートP1、蛍光出射方向にポートP3を少なくとも有しているが、さらに他の方向にカメラモジュール20が試料画像を撮像するためのポートP4を有している。図6A~図6Eの例では、ポートP4が試料容器設置部19の底面方向の位置に設けられ、カメラモジュール20も試料容器設置部19の底面方向に設けられ、試料Sから放出される蛍光を直接捉えて試料画像を撮像する。 That is, the sample container installation unit 19 has at least a port P1 in the excitation light incident direction and a port P3 in the fluorescence emission direction, but has a port P4 for the camera module 20 to capture a sample image in the other direction. Have. In the examples of FIGS. 6A to 6E, the port P4 is provided at a position toward the bottom surface of the sample container mounting portion 19, and the camera module 20 is also provided toward the bottom surface of the sample container mounting portion 19 to emit fluorescence emitted from the sample S. Take a sample image by capturing it directly.

なお、試料容器設置部19は、蛍光取り込み方向または、カメラモジュール20の方向が試料を直進する励起光の影響を受けないことが満たされていれば、形状および寸法、各ポートの数、形状、方向は制限される必要はない。例えば、図6Fは試料の画像を撮像するためのポートP4を試料容器設置部19の側方部に設けた場合の例を示す。この場合、ポートP4はポートP3に対向する位置に設けられ、角形セルのごとき試料容器5を側面から観察する。すなわち、ポートP4が試料容器設置部19の側面方向の位置に設けられ、カメラモジュール20も試料容器設置部19の側面方向に設けられ、試料Sから放出される蛍光を直接捉えて試料画像を撮像する。 The shape and dimensions of the sample container installation unit 19 and the number and shape of each port are satisfied as long as the fluorescence capture direction or the direction of the camera module 20 is not affected by the excitation light traveling straight through the sample. The direction does not have to be restricted. For example, FIG. 6F shows an example in which a port P4 for capturing an image of a sample is provided on the side of the sample container installation portion 19. In this case, the port P4 is provided at a position facing the port P3, and the sample container 5 such as a square cell is observed from the side surface. That is, the port P4 is provided at a position in the side surface direction of the sample container installation portion 19, and the camera module 20 is also provided in the side surface direction of the sample container installation portion 19, and the fluorescence emitted from the sample S is directly captured to capture the sample image. do.

本構成においてカメラモジュール20は、励起光照射範囲に焦点が合うようなレンズ、光量調整用の絞り、不要光をカットするロングパスフィルター、撮像素子等により構成される。カメラモジュール20は、データ処理部30のコンピュータ31により制御される。 In this configuration, the camera module 20 is composed of a lens that focuses on the excitation light irradiation range, a diaphragm for adjusting the amount of light, a long pass filter that cuts unnecessary light, an image sensor, and the like. The camera module 20 is controlled by the computer 31 of the data processing unit 30.

図7A及び図7Bは、試料容器設置部19と、試料容器設置部19内の試料容器および試料を観察するカメラモジュール20の構成について、試料容器設置部19の蛍光取り込み方向からの側面図で示す図であり、図7Aは試料容器設置部19の底面部をポートP4を介して直接カメラモジュール20が観察する構成について示す図であり、図7Bはカメラモジュール20が試料容器設置部19の底面部を、ポートP4およびミラー100を介して観察する構成をについて示している。ミラー100は画像撮像のため、アルミニウムなど鏡面で高い反射率を有する材料により構成することが望ましい(目安として反射率80%以上)。 7A and 7B show the configuration of the sample container installation unit 19 and the camera module 20 for observing the sample container and the sample in the sample container installation unit 19 from the side view from the fluorescence uptake direction of the sample container installation unit 19. 7A is a diagram showing a configuration in which the camera module 20 directly observes the bottom surface portion of the sample container installation portion 19 via the port P4, and FIG. 7B is a diagram showing a configuration in which the camera module 20 directly observes the bottom surface portion of the sample container installation portion 19. Is shown for the configuration of observing through the port P4 and the mirror 100. For image capture, the mirror 100 is preferably made of a material having a high reflectance on the mirror surface such as aluminum (reflectance of 80% or more as a guide).

本発明の分光蛍光光度計1を用いて試料を観測する観測方法によれば、励起側分光器12で励起光の波長を連続的に変化させつつ、試料の画像の取得と蛍光スペクトルの取得を同時に行うことが可能となる。すなわち、励起光が断続せず、連続して励起光を変化させつつ、試料を直接撮影した画像をも取得できるため、精緻な観測を行うことができる。 According to the observation method of observing a sample using the spectrofluorometer 1 of the present invention, the image of the sample and the fluorescence spectrum can be acquired while continuously changing the wavelength of the excitation light with the excitation side spectroscope 12. It is possible to do it at the same time. That is, since the excitation light is not intermittent and the excitation light can be continuously changed while the image obtained by directly photographing the sample can be acquired, precise observation can be performed.

図8A~図8Cは、試料容器5内の試料Sの測定において、試料容器設置部19の底面部から、ポートP4を介してカメラモジュール20によって撮像された画像および測定された蛍光スペクトルの一例を示す。励起側分光器12から照射される光をいわゆる0次光(励起波長EX=0nm)とすることで、分光されていない白色光を試料Sに照射することができる。図8Aは、試料Sに対して、白色光を照射した際に撮像された画像を示している。一方、図8Bは、任意の波長の単色光(図8B、図8Cでは450nm、励起波長EX=450nm)を照射するように励起側分光器12を調整し、試料Sに対して上記単色光が照射された際に撮像される画像を示している。得られた画像のうち、試料容器設置部19の底面部に相当する部分(ポートP4以外の底面)は、遮光されているため黒色に見える。試料容器設置部19の底面部に設けられたポートP4は光が透過可能であるため、試料容器内に収容された試料Sについて、白色光または任意の波長の単色光が照射されたときの様子を観察することが可能である。試料Sから放出された蛍光を測定し、単色光に対応した各波長の蛍光の強度分布を検出することで、図8Cに示す蛍光スペクトルを得ることができる。図8Cの蛍光スペクトルにおいて、横軸は蛍光波長EM(nm)を表している。このとき、カメラモジュール20によって蛍光の観測と同時に撮影された試料Sの画像(図8B)は、試料Sから放出される蛍光に基づいた画像となる。 8A to 8C are an example of an image captured by the camera module 20 from the bottom surface of the sample container installation portion 19 via the port P4 and the measured fluorescence spectrum in the measurement of the sample S in the sample container 5. show. By setting the light emitted from the excitation side spectroscope 12 to so-called 0th order light (excitation wavelength EX = 0 nm), unspectroscopic white light can be irradiated to the sample S. FIG. 8A shows an image taken when the sample S is irradiated with white light. On the other hand, in FIG. 8B, the excitation side spectroscope 12 is adjusted so as to irradiate monochromatic light of an arbitrary wavelength (450 nm in FIGS. 8B and 8C, excitation wavelength EX = 450 nm), and the monochromatic light is emitted with respect to the sample S. The image taken when it is irradiated is shown. Of the obtained images, the portion corresponding to the bottom surface portion of the sample container installation portion 19 (bottom surface other than the port P4) appears black because it is shielded from light. Since the port P4 provided on the bottom surface of the sample container installation portion 19 can transmit light, the state when the sample S housed in the sample container is irradiated with white light or monochromatic light of an arbitrary wavelength. It is possible to observe. The fluorescence spectrum shown in FIG. 8C can be obtained by measuring the fluorescence emitted from the sample S and detecting the fluorescence intensity distribution of each wavelength corresponding to the monochromatic light. In the fluorescence spectrum of FIG. 8C, the horizontal axis represents the fluorescence wavelength EM (nm). At this time, the image of the sample S (FIG. 8B) taken by the camera module 20 at the same time as the observation of the fluorescence is an image based on the fluorescence emitted from the sample S.

カメラモジュール20によって観察される画像は、試料Sに照射される白色光および、ポートP1によって指定される励起光の形状によって変化するため、目的に応じて試料容器設置部19のポートP1の形状を変化させて画像を撮像する。図9Aは、試料容器設置部19について、幅W3を持つポートP1方向から励起光を照射させたときの上面図を示し、図9Bは、その時に試料容器設置部19の底面方向のポートP4からカメラモジュール20によって撮像された画像を示している(すなわち図6A~図6Eの実施形態)。試料Sに照射される励起光の幅はポートP1の幅W3によって決定される。試料Sから放出される蛍光は、励起光が照射された範囲から放出されるため、得られる画像は、試料Sから、ポートP1の幅W3と同一の幅W4の範囲から蛍光が放出される画像となる。 Since the image observed by the camera module 20 changes depending on the shape of the white light applied to the sample S and the excitation light specified by the port P1, the shape of the port P1 of the sample container installation unit 19 is changed according to the purpose. The image is taken by changing it. FIG. 9A shows a top view of the sample container mounting portion 19 when the excitation light is irradiated from the port P1 direction having the width W3, and FIG. 9B shows the top view from the port P4 in the bottom surface direction of the sample container mounting portion 19 at that time. An image captured by the camera module 20 is shown (ie, embodiments of FIGS. 6A-6E). The width of the excitation light applied to the sample S is determined by the width W3 of the port P1. Since the fluorescence emitted from the sample S is emitted from the range irradiated with the excitation light, the obtained image is an image in which the fluorescence is emitted from the sample S from the range having the same width W4 as the width W3 of the port P1. It becomes.

図9Cは、試料容器設置部19について、縦の長さH3を持つポートP1方向から励起光を照射させたときの、蛍光取り込み方向からの側面図を示し、図9Dは、その時に試料容器設置部19の蛍光取り込み方向と対向する側面のポートP4からカメラモジュール20によって撮像された画像を示している(すなわち図6Fの実施形態)。試料Sから放出される蛍光は、励起光が照射された範囲から放出されるため、得られる画像は、試料Sから、ポートP1の縦の長さH3と同一の縦の長さH4の範囲から蛍光が放出される画像となる。 FIG. 9C shows a side view of the sample container installation unit 19 from the fluorescence uptake direction when the excitation light is irradiated from the port P1 direction having the vertical length H3, and FIG. 9D shows the sample container installation at that time. The image taken by the camera module 20 from the port P4 on the side surface facing the fluorescence uptake direction of the unit 19 is shown (that is, the embodiment of FIG. 6F). Since the fluorescence emitted from the sample S is emitted from the range irradiated with the excitation light, the obtained image is obtained from the sample S from the range of the vertical length H4 which is the same as the vertical length H3 of the port P1. The image will emit fluorescence.

なお、図9B、図9Dでは、蛍光が放出される幅を直線で表現しているが、試料Sから放出される蛍光は、全方位の方向へ放出されるため、実際に得られる画像は、幅や縦の長さの外側へにじみが生じた画像となる。 In FIGS. 9B and 9D, the width at which the fluorescence is emitted is represented by a straight line, but since the fluorescence emitted from the sample S is emitted in all directions, the image actually obtained is not shown. The image is bleeding to the outside of the width and length.

図9A~図9Dは、幅W3(幅W4)、縦の長さH3(縦の長さH4)を調整することを示しているが、このことは試料Sの量(試料容器5の大きさ)に応じてこれらの大きさを調整可能であることを示している。例えば試料Sが貴重な物質であり、その使用量(試料容器5の大きさ)が限られる場合は、幅W3、縦の長さH3が小さい試料容器設置部19を用いることにより、適切な測定を行うことができる。また、図9C、図9Dに関しては、例えば試料Sが反応により相分離可能な材料である場合、試料容器5の中で反応を促すことにより例えば二層に相分離するが、最下層の部分の材料のみが縦の長さH4に対応する場合、最下層の部分の材料のみの測定を行うことが可能となる。幅W3、縦の長さH3を様々な値に変更した種々の試料容器設置部19をあらかじめ用意することができる。 9A-9D show that the width W3 (width W4) and the vertical length H3 (vertical length H4) are adjusted, which means the amount of the sample S (the size of the sample container 5). ) Indicates that these sizes can be adjusted. For example, when the sample S is a valuable substance and the amount used (the size of the sample container 5) is limited, appropriate measurement is performed by using the sample container installation unit 19 having a small width W3 and vertical length H3. It can be performed. Regarding FIGS. 9C and 9D, for example, when the sample S is a material that can be phase-separable by a reaction, the phase is separated into two layers, for example, by promoting the reaction in the sample container 5, but the lowermost layer portion. When only the material corresponds to the vertical length H4, it is possible to measure only the material of the lowermost layer portion. Various sample container installation portions 19 in which the width W3 and the vertical length H3 are changed to various values can be prepared in advance.

図10は、試料容器設置部19の底面方向から観察する場合の試料容器設置部19(すなわち図6A~図6Eの実施形態)の上部に、白板200を設置した構成について示す、蛍光取り込み方向からの側面図である。白板200は試料容器設置部19の上部に設置され、その平坦面が試料容器設置部19の底面部のポートP4に対向している。白板200は、酸化アルミニウムやふっ素樹脂系白色板などの反射率の高い白色材料で構成されているか、もしくは前記白色材料が表面に塗布されている。白色材料は、白板200の一平面のみに適用されているなど、白板200全体を構成している必要は無い。 FIG. 10 shows a configuration in which the white plate 200 is installed on the upper part of the sample container installation unit 19 (that is, the embodiment of FIGS. 6A to 6E) when observing from the bottom surface direction of the sample container installation unit 19, from the fluorescence uptake direction. It is a side view of. The white plate 200 is installed on the upper part of the sample container installation portion 19, and its flat surface faces the port P4 on the bottom surface portion of the sample container installation portion 19. The white plate 200 is made of a white material having high reflectance such as aluminum oxide or a fluororesin-based white plate, or the white material is coated on the surface. The white material does not need to constitute the entire white plate 200, such as being applied to only one plane of the white plate 200.

試料Sから放出された蛍光の一部は、試料容器設置部19の上部に設置された白板200よって反射され、試料Sを通過してカメラモジュール20に取り込まれるため、白板200を設置しない場合に比べて、撮像される画像の輝度値の向上を図ることができる。この構成を適用する場合、試料Sから放出された蛍光が、試料S自身によって吸収され、減衰すること防ぐために、蛍光が放出される範囲から液面高さまでの距離D1は可能な限り短い方が好ましい。また、試料から放出された蛍光の多くが白板へ到達するために、試料Sの液面高さから白板200までの距離D2は可能な限り短い方が好ましい。 A part of the fluorescence emitted from the sample S is reflected by the white plate 200 installed on the upper part of the sample container installation unit 19, passes through the sample S, and is taken into the camera module 20. Therefore, when the white plate 200 is not installed. In comparison, it is possible to improve the brightness value of the captured image. When this configuration is applied, the distance D1 from the emission range to the liquid level should be as short as possible in order to prevent the fluorescence emitted from the sample S from being absorbed and attenuated by the sample S itself. preferable. Further, since most of the fluorescence emitted from the sample reaches the white plate, it is preferable that the distance D2 from the liquid level height of the sample S to the white plate 200 is as short as possible.

次に、分光蛍光光度計1を利用した試料の画像撮像方法について説明する。一般的な分光蛍光光度計は、りん光の測定が可能である。りん光の測定は、蛍光と比べてりん光の寿命が長いことを利用して、試料に照射した励起光を一時的に遮断した後、りん光のみを測定する手法である。図11は本実施形態の分光蛍光光度計1による画像撮像の測定のタイミングチャートの一例を示した図である。本制御では、光度計部10、特にそのコンピュータ31が、励起側分光器12、検知器16及びカメラモジュール20の動作タイミングを制御する。 Next, an image imaging method for a sample using the spectrofluorescence fluorometer 1 will be described. A general spectrofluorometer can measure phosphorescence. Phosphorescence measurement is a method of measuring only phosphorescence after temporarily blocking the excitation light applied to a sample by utilizing the fact that phosphorescence has a longer life than fluorescence. FIG. 11 is a diagram showing an example of a timing chart of measurement of image imaging by the spectroscopic fluorometer 1 of the present embodiment. In this control, the photometer unit 10, particularly the computer 31, controls the operation timing of the excitation side spectroscope 12, the detector 16, and the camera module 20.

まず、コンピュータ31が励起側分光器12を制御し、光源11からの励起光が任意の時間間隔のパルス状に試料Sに照射される(図11(a))。励起光が照射された直後の時間Tの間、試料Sは蛍光とりん光の両方を放出するが、励起光が遮断された後、寿命の長いりん光のみが時間T’の間放出される(図11(b))。時間T’のタイミングに合わせて、コンピュータ31が検知器16を制御し、光を検出する時間帯(サンプリングゲート)を対応させることで、りん光のみを測定することができる(図11(c))。この時コンピュータ31は、カメラモジュール20の露光タイミングを検知器16と同期させることによって(図11(d))、りん光を放出する試料Sのスペクトルの測定と試料画像の撮像を同時に行うことが可能である。 First, the computer 31 controls the excitation side spectroscope 12, and the excitation light from the light source 11 irradiates the sample S in the form of pulses at arbitrary time intervals (FIG. 11A). During the time T immediately after irradiation with the excitation light, the sample S emits both fluorescence and phosphorescence, but after the excitation light is blocked, only the long-lived phosphorescence is emitted during the time T'. (FIG. 11 (b)). By controlling the detector 16 by the computer 31 in accordance with the timing of the time T'and matching the time zone (sampling gate) for detecting the light, only phosphorescence can be measured (FIG. 11 (c)). ). At this time, the computer 31 can simultaneously measure the spectrum of the sample S that emits phosphorescent light and capture the sample image by synchronizing the exposure timing of the camera module 20 with the detector 16 (FIG. 11 (d)). It is possible.

上述の方法によれば、試料Sから放出されたりん光を測定することができるとともに、りん光による試料画像を撮像することができる。りん光を持つ物質は、通常時は人の肉眼には、蛍光とりん光の混合した光によって認識されるが、上述した様なりん光測定によって、蛍光とりん光を切り分けて評価することが可能となる。従来の分光蛍光光度計の測定では、りん光をスペクトルの形でのみ認識していたが、りん光の画像を得ることによって直接色彩情報等を取得し、試料について更に詳細な情報を得ることができる。 According to the above method, the phosphorescence emitted from the sample S can be measured, and the sample image obtained by the phosphorescence can be captured. A substance having phosphorescence is normally recognized by the human eye by a mixture of fluorescence and phosphorescence, but it is possible to evaluate fluorescence and phosphorescence separately by the above-mentioned phosphorescence measurement. It will be possible. In the conventional measurement of the spectrofluorometer, phosphorescence is recognized only in the form of a spectrum, but it is possible to directly acquire color information etc. by obtaining an image of phosphorescence and obtain more detailed information about the sample. can.

分光蛍光光度計の使用例として、試料容器5内の試料に対して、特定の試薬を滴下後、試料を撹拌し、スペクトルの時間変化を測定する方法がある。本実施形態の分光蛍光光度計1においては、蛍光の時間変化に加えて、発光状態の画像の時間変化も観察することが可能である。一般的には、試料の撹拌のために、撹拌子を用いることが多く、そのために試料の観察が困難になる。本実施形態の分光蛍光光度計1によれば、試料Sを別方向からのポートP4より観察、撮像する、または試料Sの撹拌を周囲からの超音波照射など、他の方法をとることで観察が可能となる。 As an example of use of the spectroscopic fluorometer, there is a method of dropping a specific reagent on a sample in a sample container 5 and then stirring the sample to measure the time change of the spectrum. In the spectral fluorometer 1 of the present embodiment, it is possible to observe not only the time change of fluorescence but also the time change of the image in the light emitting state. In general, a stirrer is often used to stir the sample, which makes it difficult to observe the sample. According to the spectral fluorometer 1 of the present embodiment, the sample S is observed and imaged from the port P4 from another direction, or the sample S is observed by taking another method such as ultrasonic irradiation from the surroundings. Is possible.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified, improved, and the like. In addition, the material, shape, size, numerical value, form, number, arrangement location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited.

1 分光蛍光光度計
5 試料容器
10 光度計部
11 光源
12 励起側分光器
13 ビームスプリッタ
14 モニタ検知器
15 蛍光側分光器
16 検知器
17 励起側パルスモーター
18 蛍光側パルスモーター
19 試料容器設置部
20 カメラモジュール(撮像装置)
30 データ処理部
31 コンピュータ
32 制御部
33 アナログデジタル変換器
40 操作部
41 操作パネル
42 表示部
43 インターフェース
100 ミラー
200 白板
P1 ポート
P2 ポート
P3 ポート
P4 ポート
S 試料
1 Spectral fluorescence photometer 5 Sample container 10 Photometer unit 11 Light source 12 Excitation side spectroscope 13 Beam splitter 14 Monitor detector 15 Fluorescence side spectroscope 16 Detector 17 Excitation side pulse motor 18 Fluorescence side pulse motor 19 Sample container installation unit 20 Camera module (imaging device)
30 Data processing unit 31 Computer 32 Control unit 33 Analog-to-digital converter 40 Operation unit 41 Operation panel 42 Display unit 43 Interface 100 Mirror 200 White plate P1 port P2 port P3 port P4 port S Sample

Claims (5)

光源と、
前記光源の光から分光して励起光を生成する励起側分光器と、
前記励起光が照射された試料から放出された蛍光を単色光に分光する蛍光側分光器と、
液体試料を収容する透明材料からなる試料容器を保持するための試料容器設置部と、
前記液体試料から放出された蛍光を検知する検知器と、
蛍光を放出する前記液体試料の試料画像を撮像する撮像装置と、を備える分光蛍光光度計であって、
前記試料容器設置部が、励起光入射方向および蛍光出射方向にポートを有し、さらに他の方向に前記撮像装置が前記試料画像を撮像するためのポートを有する、
分光蛍光光度計。
Light source and
An excitation-side spectroscope that separates from the light of the light source to generate excitation light,
A fluorescence-side spectroscope that disperses the fluorescence emitted from the sample irradiated with the excitation light into monochromatic light, and
A sample container installation unit for holding a sample container made of a transparent material that houses a liquid sample,
A detector that detects the fluorescence emitted from the liquid sample, and
A spectrofluorometer comprising an imaging device that captures a sample image of the liquid sample that emits fluorescence.
The sample container installation portion has ports in the excitation light incident direction and the fluorescence emission direction, and further has a port for the image pickup device to capture the sample image in other directions.
Spectral fluorometer.
請求項1に記載の分光蛍光光度計であって、
前記撮像装置が前記試料容器設置部の底面方向の位置に設けられ、
前記撮像装置は、試料から放出される蛍光を前記試料容器設置部の底面方向から直接捉えて前記試料画像を撮像する、分光蛍光光度計。
The spectrofluorometer according to claim 1.
The image pickup device is provided at a position in the bottom surface direction of the sample container installation portion.
The image pickup device is a spectral fluorometer that directly captures the fluorescence emitted from the sample from the bottom surface direction of the sample container installation portion and captures the sample image.
請求項1に記載の分光蛍光光度計であって、
前記撮像装置が、前記試料容器設置部の側面方向の位置に設けられ、
前記撮像装置は、試料から放出される蛍光を前記試料容器設置部の側面方向から直接捉えて前記試料画像を撮像する、分光蛍光光度計。
The spectrofluorometer according to claim 1.
The image pickup device is provided at a position in the side surface direction of the sample container installation portion.
The image pickup device is a spectral fluorometer that directly captures the fluorescence emitted from the sample from the side surface direction of the sample container installation portion and captures the sample image.
光源と、
前記光源の光から分光して励起光を生成する励起側分光器と、
前記励起光が照射された試料から放出された蛍光を単色光に分光する蛍光側分光器と、
液体試料を収容する透明材料からなる試料容器を保持するための試料容器設置部と、
前記液体試料から放出された蛍光を検知する検知器と、
蛍光を放出する前記液体試料の試料画像を撮像する撮像装置と、を備える分光蛍光光度計を用いた分光蛍光測定方法であって、
前記試料容器設置部における励起光入射方向に設けられたポートから励起光が入射し、
前記検知器が、前記試料容器設置部における蛍光出射方向に設けられたポートから蛍光を検知し、
前記撮像装置が、前記試料容器設置部におけるさらに他の方向に設けられたポートを介して前記試料画像を撮像する、
分光蛍光測定方法。
Light source and
An excitation-side spectroscope that separates from the light of the light source to generate excitation light,
A fluorescence-side spectroscope that disperses the fluorescence emitted from the sample irradiated with the excitation light into monochromatic light, and
A sample container installation unit for holding a sample container made of a transparent material that houses a liquid sample,
A detector that detects the fluorescence emitted from the liquid sample, and
A method for measuring spectrofluorescence using a spectrofluorometer including an image pickup device that captures a sample image of the liquid sample that emits fluorescence.
The excitation light is incident from the port provided in the direction of the excitation light incident in the sample container installation portion.
The detector detects fluorescence from a port provided in the fluorescence emission direction in the sample container installation portion, and detects fluorescence.
The image pickup device captures the sample image through a port provided in the sample container installation portion in a further other direction.
Spectral fluorescence measurement method.
分光蛍光光度計を用いた画像撮像方法であって、
試料に励起光を照射し、
前記試料から蛍光とりん光が放出された後、励起光を遮断し、
励起光を遮断後に前記試料から放出されるりん光のみを検出し、
りん光の検出タイミングに同期して試料画像を撮像する、
画像撮像方法。
This is an image imaging method using a spectral fluorometer.
Irradiate the sample with excitation light and
After the fluorescence and phosphorescence are emitted from the sample, the excitation light is blocked.
Only the phosphorescence emitted from the sample after blocking the excitation light is detected.
The sample image is taken in synchronization with the phosphorescence detection timing.
Image imaging method.
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